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Die
Erfindung betrifft einen Stromteilerventileinsatz, der eine Hauptöffnung mit
einer Hauptdurchflußfläche und
eine Mantelfläche
aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Stromteilerventil mit
einem Stromteilerventileinsatz und einem Ventilrohr, wobei der Stromteilerventileinsatz
bewegbar in dem Ventilrohr angeordnet ist. Die Erfindung betrifft
auch einen Ventilmodulbaustein für
ein modulares Stromteilerventil, der einen Ventilmoduleinsatz in
einem Ventilbausteingehäuse
aufweist.
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In
einer Fluidanordnung nutzt man oft eine gemeinsame Versorgungsleitung,
um mehrere Verbraucher mit Fluid zu versorgen. Der Fluidstrom wird daher
aufgeteilt, und zwar in einem möglichst
vorbestimmten Verhältnis.
Man bewirkt eine Stromteilung. Für
die Stromteilung sind mehrere Möglichkeiten
bekannt. Am häufigsten
verwendet man Stromteilerventile, die zwei Teilströme erzeugen.
Die Stromteilerventile teilen einen zulaufenden Volumenstrom nach dem
Drosselprinzip in zwei vorbestimmte Teilströme. Das Stromteilerventil weist
dabei einen Steuerkolben auf, der wie eine Druckwaage wirkt. Die
Teilgenauigkeit beträgt
allerdings nur etwa + 3 bis 5 %.
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Eine
weitere Möglichkeit
ist die Verwendung eines Rotationsstromteilers, der mit höherer Genauigkeit
arbeitet als ein Stromteilerventil und auch für mehr als zwei Teilströme geeignet
ist. Ein Rotationsstromteiler teilt einen Förderstrom einer Hydropumpe in
zwei oder mehr gleiche oder ungleiche Teilströme auf. Er weist eine entsprechende
Anzahl von Verdrängereinheiten
auf, z.B. als Zahnräder
oder Kolben, deren Wellen starr untereinander verbunden sind. Rotationsstromteiler
haben gegenüber
Stromteilerventilen den Vorteil, daß sie ohne prinzipbedingte
Drosselverluste arbeiten und die Teilströme sehr unterschiedlich groß sein können. Auch
wird eine höhere
Genauigkeit erreicht bei Leckverlusten von etwa 1 bis 1,5 %. Der
Nachteil eines Rotationsstromteilers ist jedoch seine aufwendige
Bauweise.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fluidstrom mit einfachen
Mitteln in beliebige Teilerverhältnisse
und Teilströme
aufzuteilen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Stromteilerventileinsatz der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
daß die
Mantelfläche
mindestens eine erste Abzweigöffnung
mit einer ersten Abzweigdurchflußfläche und eine zweite Abzweigöffnung mit
einer zweiten Abzweigdurchflußfläche aufweist,
wobei die Abzweigdurchflußflächen mit
der Hauptdurchflußfläche über einen
Strömungspfad
in Verbindung stehen.
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Der
Stromteilerventileinsatz ist Teil eines Stromteilerventils und sorgt
für die
Verteilung des Fluids, das beispielsweise durch die Hauptdurchflußfläche zur
Verfügung
steht. Das Fluid strömt
dabei durch die Hauptdurchflußfläche und
erreicht die Abzweigöffnungen
in der Mantelfläche
des Stromteilerventileinsatzes. Durch diese Abzweigöffnungen
tritt das Fluid aus dem Stromteilerventileinsatz heraus und wurde
somit geteilt. Eine Teilung setzt mindestens eine erste und eine
zweite Abzweigdurchflußfläche voraus.
Die Abzweigöffnungen
können
je nach Bedarf an Teilströmen
in beliebiger Anzahl vorhanden sein. Die Anzahl der Abzweigöffnungen
entspricht der Anzahl der möglichen
Teilströme.
Allerdings können
durch weitere Maßnahmen
auch Abzweigöffnungen
versperrt werden, so daß sich
eine andere Anzahl der Abzweigdurchflußflächen ergibt. Der erfindungsgemäße Ventileinsatz,
der beispielsweise in ein Fluidrohr eingeschoben wird, kann beliebige
Formen aufweisen. Es ist beispielsweise möglich, daß der Einsatz zylinderförmig, kugelförmig, oval
oder eckig ist. Auch kann der Einsatz sowohl einstückig als
auch mehrstückig
ausgebildet sein. Durch die Wahl der Größe der Abzweigöffnungen
ist bereits ein Teilerverhältnis
des Fluidstroms festgelegt. Auf diese Weise ist es sehr leicht möglich, eine Stromteilung
mit einstellbarem Teilerverhältnis
und beliebiger Anzahl von Teilströmen zu erreichen.
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Es
ist besonders bevorzugt, daß die
erste und die zweite Abzweigdurchflußfläche unterschiedlich groß ist. Sind
die Abzweigdurchflußflächen unterschiedlich,
so legt man hierdurch ein Teilerverhältnis fest. Die Abzweigdurchflußflächen werden
beispielsweise durch eine Bohrung in der Mantelfläche hervorgerufen.
Auch ist es möglich,
daß noch
weitere Abzweigdurchflußflächen eine
unterschiedliche Größe aufweisen.
So legt man mehrere Teilerverhältnisse fest,
die je nach offenem oder geschlossenem Zustand den Fluidstrom beeinflussen.
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Bevorzugterweise
ist die Hauptdurchflußfläche an einer
Stirnseite des Stromteilerventileinsatzes angeordnet. Eine Stirnseite
ist beispielsweise dann vorhanden, wenn der Einsatz zylinderförmig ist. Durch
die Hauptdurchflußfläche fließt der Hauptteil des
Fluids. Wenn keine weitere Hauptdurchflußfläche vorhanden ist, fließt durch
die Hauptdurchflußfläche der
gesamte ungeteilte Fluidstrom. Liegt die Hauptdurchflußfläche an der
Stirnseite, so hat dies Vorteile für die Strömung des Fluids. Man vermeidet weitgehend
Verwirbelungen und Strömungshindernisse.
Auch aus mechanischen Gründen
ist es günstig,
wenn die größte Öffnung des
Ventileinsatzes an einer Stirnseite angeordnet ist.
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Es
ist vorgesehen, daß der
Stromteilerventileinsatz eine Endplatte aufweist, die den Stromteilerventileinsatz
an einer Stirnseite verschließt.
Eine Endplatte ist ein einfaches Mittel, um einerseits den Einsatz
zu verschließen
und andererseits das Fluid in eine andere Richtung zu lenken. Das
Fluid wird beispielsweise radial nach außen geleitet.
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In
praktischer Weise ist die Endplatte rechteckig. Eine rechteckige
Endplatte kann gleichzeitig als Fixierung des Einsatzes dienen.
Auf diese Weise kann der gesamte Einsatz verdrehsicher gelagert werden.
So können
sich die eingestellten Teilerverhältnisse der Fluidströme nicht
unbeabsichtigt verändern.
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In
praktischer Weise weist die Endplatte Markierungen auf, die in mindestens
einem Umfangsbereich der Endplatte ein Öffnungsverhältnis der Abzweigöffnungen
dem Umfangsbereich zuordnen. Als Markierungen können beispielsweise Worte,
Symbole oder Buchstaben dienen. Auch sind Einkerbungen oder Bohrungen
als Markierung vorteilhaft. Durch die Markierungen an der Endplatte
ist es möglich,
ohne den Ventileinsatz aus einem Stromteilerventil herauszunehmen,
Teilerverhältnisse
oder die Anzahl der Teilströme
zu kennen. Auch können
mehrere verschiedene Ventileinsätze
für ein
Stromverteilerventil vorgesehen sein, so daß der Typ des Ventileinsatzes an
der Endplatte erkennbar ist.
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Vorzugsweise
weist der Stromteilerventileinsatz Steuerkanten auf. Steuerkanten
können
beispielsweise dazu verwendet werden, um den Einsatz in einem Stromverteilerventil
zu verlagern, so daß die Steuerkanten
verschiedene Positionen kennzeichnen. Die Steuerkanten können dabei
andere Außenabmessungen
aufweisen wie der sonstige Körper des
Ventileinsatzes. Die Steuerkanten können Bereiche, die keine Öffnungen
aufweisen, von Bereichen, die Öffnungen
aufweisen, trennen. Günstig
ist es, wenn die Steuerkanten am Umfang des Ventileinsatzes verlaufen.
Auf diese Weise kann der Einsatz auch in Um fangsrichtung gedreht
werden, ohne daß die
Steuerkante ihre Wirkung verliert.
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Vorzugsweise
weist der Stromteilerventileinsatz eine Betätigungsvorrichtung auf. Mit
einer Betätigungsvorrichtung
kann der Ventileinsatz verlagert werden. Es ist von Vorteil, wenn
die Betätigungsvorrichtung
den Ventileinsatz sowohl rotatorisch als auch translatorisch bewegen
kann. Hierzu können übliche Mittel,
wie hydraulische Vorrichtungen, elektrische Vorrichtungen, magnetische
Vorrichtungen oder ähnliches,
verwendet werden. So ist es auch möglich, daß die Betätigungsvorrichtung von der
Ferne aus steuerbar ist. Die Arbeitsposition des Einsatzes kann
dann mit weiteren Einrichtungen der Fluidvorrichtung koordiniert
werden.
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Es
ist bevorzugt, daß der
Stromteilerventileinsatz in einem Ventilmodulbaustein angeordnet
ist, wobei der Ventilmodulbaustein Teil eines modularen Stromteilerventils
ist. Der Ventilmodulbaustein nimmt den Stromteilerventileinsatz
auf, so daß im
Inneren des Ventilmodulbausteins das Fluid fließen kann. Durch die einfache
Bauweise des Stromteilerventileinsatzes ist der Stromteilerventileinsatz
in den Ventilmodulbaustein einschiebbar und auch leicht wieder entfernbar,
wenn beispielsweise der Stromteilerventileinsatz ausgetauscht werden
soll.
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Die
Aufgabe wird bei einem Stromteilerventil der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
daß das Ventilrohr
mindestens eine erste Ventilöffnung
mit einer ersten Ventildurchflußfläche und
eine zweite Ventilöffnung
mit einer zweiten Ventildurchflußfläche aufweist und der Stromteilerventileinsatz
in Umfangsrichtung des Ventilrohrs bewegbar ist.
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Das
Ventilrohr weist ebenso wie der Ventileinsatz mindestens zwei Öffnungen
auf, die beispielsweise an einer Mantelfläche des Ventilrohrs angeordnet
sind. Unter Ventilrohr werden hier auch andere Geometrien verstanden,
die nicht zylinderförmig sind,
sondern beispielsweise rechteckige Querschnitte aufweisen. Eine
Bewegung in Umfangsrichtung hat den Vorteil, daß hierzu außerhalb des Ventilrohrs kein
weiterer Platzbedarf notwendig ist. Bei einer Verstellung in Umfangsrichtung
bleibt der Ventileinsatz innerhalb des Ventilrohrs angeordnet. Mit einer
rotatorischen Bewegung des Ventileinsatzes innerhalb des Ventilrohrs
können
die Abzweigdurchflußflächen mit
den Ventildurchflußflächen in Übereinstimmung
gebracht werden. Sind beispielsweise die Abzweigdurchflußflächen und
die Ventildurchflußflächen in
Umfangsrichtung auf einer Linie angeordnet, so ist eine Bewegung
des Ventileinsatzes in Umfangsrichtung besonders günstig. In
einer ersten Arbeitsposition sind dann die erste und die zweite
Abzweigöffnung
und die erste und die zweite Ventilöffnung durchströmbar. In
einer zweiten Arbeitsstellung steht beispielsweise die erste Abzweigdurchflußfläche mit
der zweiten Ventildurchflußfläche in Überdeckung.
Die weiteren Durchflußflächen sind
verschlossen. Der abfließende
Fluidstrom wurde somit verringert und auf einen Teilstrom reduziert.
In einer dritten Arbeitsstellung kann der Ventileinsatz so verlagert sein,
daß keine
der beiden Abzweigdurchflußflächen mit
keiner der beiden Ventildurchflußflächen übereinstimmt. Der Fluidstrom
ist somit unterbrochen. Das hier vorgestellte Beispiel ist natürlich auch
für eine größere Anzahl
von Abzweigdurchflußflächen und Ventildurchflußflächen anwendbar.
Die Anzahl der Abzweigdurchflußflächen und
die Anzahl der Ventildurchflußflächen muß nicht
zwingend übereinstimmen.
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Es
ist besonders bevorzugt, daß der
Stromteilerventileinsatz in Axialrichtung des Ventilrohrs bewegbar
ist. Die Bewegung des Ventileinsatzes weist einen weiteren Freiheitsgrad
auf. Auf diese Weise ist man noch flexibler, Arbeitspositionen zu
wählen.
Es ist auch möglich,
daß man
eine Verlagerung des Ventileinsatzes in Axialrichtung mit einer
Verlagerung in Umfangsrichtung kombiniert. Dies kann hintereinander
geschehen oder gleichzeitig. Bei gleichzeitiger Verstellung in Axial- und Umfangsrichtung
werden die Abzweigdurchflußflächen auf
einer spiralförmigen Bahn
geführt.
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Bevorzugterweise
ist der Stromteilerventileinsatz kontinuierlich bewegbar. Bei einer
kontinuierlichen Bewegung des Rohreinsatzes wird ein Übergang
zwischen geöffneten
Durchflußflächen und
geschlossenen Durchflußflächen vergleichmäßigt. Es wird
ein abrupter Übergang
vermieden, was auch für weitere
angeschlossene Komponenten vorteilhaft ist und so beispielsweise
Druckspitzen reduziert werden.
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Es
ist vorgesehen, daß der
Stromteilerventileinsatz in mindestens einer Position im Ventilrohr
mit einer Feststellvorrichtung feststellbar ist. Mit einer Feststellvorrichtung
wird die Zuverlässigkeit
des Stromteilerventils erhöht.
Das eingestellte Stromteilerverhältnis
wird solange beibehalten, bis die Feststellvorrichtung betätigt wird.
Ein zufälliges
Verstellen des Ventileinsatzes durch beispielsweise hohe Drücke im Inneren
des Ventileinsatzes wird so vermieden.
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Es
ist vorgesehen, daß mindestens
eine Begrenzungslinie einer Ventildurchflußfläche mit mindestens einer Begrenzungslinie
einer Abzweigdurchflußfläche übereinstimmt.
Stimmen die beiden Begrenzungslinien überein, so ist die Gefahr einer
Leckage gering. Außerdem
wird somit die Genauigkeit des eingestellten Teilerverhältnisses
verbessert.
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Vorzugsweise
ist das Stromteilerventil als modulares Stromteilerventil ausgebildet,
das mindestens einen ersten und einen zweiten Ventilmodulbaustein
aufweist, wobei der erste Ventilmodulbaustein die erste Ventilöffnung mit
der ersten Ventildurchflußfläche und
der zweite Ventilmodulbaustein die zweite Ventilöffnung mit der zweiten Ventildurchflußfläche aufweist.
Die Anzahl der Ventilmodulbausteine legt somit die Anzahl der zur
Verfügung
gestellten Ventilöffnungen
fest. Die Anzahl der Ventilöffnungen
kann in einfacher Weise durch Hinzufügen oder Wegnehmen eines Ventilmodulbausteins
verändert
werden. Auf diese Weise kann man sehr leicht die Anzahl der Teilströme verändern.
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Die
Aufgabe wird bei einem Ventilmodulbaustein der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß der Ventilmoduleinsatz
mindestens eine Abzweigöffnung
mit einer Abzweigdurchflußfläche aufweist,
wobei die mindestens eine Abzweigdurchflußfläche mit einer Modulhauptdurchflußfläche des
Ventilmodulbausteins in Verbindung steht und das Ventilbausteingehäuse mindestens
eine Ventil öffnung
mit einer Ventildurchflußfläche aufweist,
die mit mindestens einer Abzweigdurchflußfläche verbindbar ist.
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Es
ist somit möglich,
mehrere Ventilmodulbausteine miteinander zu verbinden, um im Inneren des
Ventilbausteingehäuses
einen gemeinsamen Strömungspfad
bereitzustellen. Dieser Strömungspfad
wird von den Ventilmoduleinsätzen
der zusammengeschlossenen Ventilmodulbausteine gebildet. Ventilmoduleinsätze verschiedener
Ventilmodulbausteine können
dabei unterschiedliche Abzweigdurchflußflächen aufweisen, so daß auf einfache
Weise unterschiedliche Teilerverhältnisse bereitgestellt werden.
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Es
ist besonders bevorzugt, daß der
Ventilmodulbaustein mindestens ein Verbindungselement aufweist,
das an dem Ventilmoduleinsatz angeordnet ist, wobei mit dem Verbindungselement
mindestens ein zweiter Ventilmoduleinsatz in einem zweiten Ventilmodulbaustein
betätigbar
ist. Benachbarte Ventilmodulbausteine werden miteinander verbunden.
Der Ventilmoduleinsatz übernimmt
hierbei eine weitere Funktion. Wird einer der Ventilmoduleinsätze des modularen
Stromteilerventils betätigt,
so werden gleichzeitig weitere Ventilmoduleinsätze mitbetätigt. Dies erleichtert die
Ansteuerung der einzelnen Abzweigdurchflußflächen, indem mit nur einer Verstellvorrichtung
mehrere Ventilmoduleinsätze
betätigbar sind.
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Es
ist bevorzugt, daß der
zweite Ventilmoduleinsatz durch eine rotatorische Bewegung betätigbar ist.
Hierzu weist der Ventilmoduleinsatz beispielsweise zwei Ver bindungselemente
an seinem Umfang auf, die in Ausnehmungen eines benachbarten Ventilmoduleinsatzes
eingreifen. Das Verbindungselement kann dabei einstückig mit
dem Ventilmoduleinsatz ausgebildet sein, so daß keine weiteren Bauelemente
für die Übertragung
der rotatorischen Bewegung notwendig sind.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Stromteilerventils,
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2 einen
Stromteilerventileinsatz,
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3 ein
Ausgestaltungsbeispiel einer Endplatte,
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4 eine
schematische Darstellung eines weiteren Stromteilerventileinsatzes,
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5 einen
Schnitt in Axialrichtung des Stromteilerventileinsatzes nach 4,
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6 ein
Gasversorgungsmodul als Anwendungsbeispiel,
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7 ein
Ausführungsbeispiel
eines modularen Stromteilerventils in dem Gasversorgungsmodul nach 6,
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8 eine
Seitenansicht des Gasversorgungsmoduls nach 7,
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9 eine
Schnittansicht des Gasversorgungsmoduls nach 8,
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10 einen
Ventilmodulbaustein und
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11 eine
Schnittansicht des Ventilmodulbausteins nach 10.
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1 zeigt
ein Stromteilerventil 1 mit einem Stromteilerventileinsatz 2,
der im folgenden "Ventileinsatz 2'' genannt wird. Zur Verdeutlichung
des Aufbaus ist der Ventileinsatz 2 außerhalb eines Ventilrohrs 3 gezeigt
und ist in dieses Ventilrohr 3 in Axialrichtung 4 einschiebbar.
Der Ventileinsatz 2 weist eine Hauptdurchflußfläche 5 auf,
die an einer Stirnseite 6 des Ventileinsatzes 2 angeordnet
ist. An einer Mantelfläche 7 des
Ventileinsatzes 2 sind Abzweigöffnungen 8, 9, 10, 11 angeordnet.
Die erste Abzweigöffnung 8 weist
dabei eine größere Abzweigdurchflußfläche 12 auf
als die zweite Abzweigöffnung 9 mit
einer zweiten Abzweigdurchflußfläche 13.
Die dritte Abzweigöffnung 10 und
die vierte Abzweigöffnung 11 sind
zueinander in Axialrichtung 4 ausgerichtet und sind gegenüber der
ersten und der zweiten Abzweigöffnung 8, 9 in
Umfangsrichtung angeordnet. Der Ventileinsatz 2 ist zylinderförmig, so
daß noch weitere
Abzweigöffnungen
am Umfang angeordnet werden können.
Der Ventileinsatz 2 wird an der Stirnseite, die der Hauptdurchflußfläche 5 gegenüberliegt, mit
einer Endplatte 14 verschlossen.
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Durch
das Ventilrohr 3 strömt
Fluid 15 in axialer Richtung 4. Das Ventilrohr 3 weist
an seinem Umfang eine erste Ventilöffnung 16 mit einer
ersten Ventildurch flußfläche 17 und
eine zweite Ventilöffnung 18 mit
einer zweiten Ventildurchflußfläche 19 auf,
wobei hier die Ventildurchflußflächen 17, 19 nicht in
Umfangsrichtung zueinander angeordnet sind, sondern in Axialrichtung.
Die Ventildurchflußflächen 17, 19 und
die Abzweigdurchflußflächen 12, 13 sind kreisförmig, wobei
die Größe und Begrenzungslinie der
ersten Ventildurchflußfläche 17 mit
der der Abzweigdurchflußfläche 12 übereinstimmt.
Die gleiche Übereinstimmung
gilt für
die zweite Ventildurchflußfläche 19 mit
der zweiten Abzweigdurchflußfläche 13. Werden
nun die zueinander korrespondierenden Durchflußflächen 17, 12 und 19, 13 in Überdeckung gebracht,
so ist ein festes Stromteilerverhältnis von beispielsweise 2:1
an dem Stromteilerventil 1 eingestellt. Bewegt man beispielsweise
den Stromteilerventileinsatz 2 in Umfangsrichtung, so daß die dritte und
die vierte Abzweigöffnung 10, 11 in Überlagerung
mit der ersten und der zweiten Ventilöffnung 16, 18 gebracht
wird, so ist ein anderes Teilerverhältnis möglich, beispielsweise 3:4.
Soll der Durchfluß durch die
erste und die zweite Ventildurchflußfläche 17, 19 unterbrochen
werden, so bewegt man den Ventileinsatz 2 in eine Arbeitsposition,
bei der die Mantelfläche 7 die
beiden Ventildurchflußflächen 17, 19 abdeckt.
Auch ist es möglich,
daß nur
eine der Ventildurchflußflächen 17, 19 verschlossen
wird. Ebenso ist es möglich,
daß man
das Fluid 15 aus den Ventildurchflußflächen 17, 19 in
das Ventilrohr 3 eintreten läßt, um beispielsweise unterschiedliche
Fluide innerhalb des Ventilrohrs 3 zu mischen.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
eines Stromteilerventileinsatzes 2, der in axialer Richtung 4 drei
Abzweig öffnungen
aufweist. Auch sind in 2 Steuerkanten 20 gezeigt,
die in Umfangsrichtung des Ventileinsatzes 2 verlaufen.
Diese Steuerkanten 20 trennen Bereiche, in denen Abzweigöffnungen
angeordnet sind, von Bereichen, die keine Abzweigöffnungen
aufweisen. An den Steuerkanten 20 verändert sich der Außendurchmesser
des Ventileinsatzes 2. In Bereichen, die keine Abzweigöffnungen
aufweisen, ist der Außendurchmesser
des Ventileinsatzes 2 kleiner als in Bereichen, die Abzweigöffnungen
aufweisen. Die Steuerkanten 20 können so zum Verstellen des
Ventileinsatzes 2 verwendet werden.
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3 zeigt
eine Detailansicht der Endplatte 14. Als Endplatte 14 wird
hier der Teil außerhalb
des Stromteilerventileinsatzes 2 verstanden, der sowohl einen
Bereich oder eine gesamte Stirnseite des Ventileinsatzes 2 verschließt als auch
zur Fixierung des Ventileinsatzes 2 dienen kann. Die Endplatte
muß daher
nicht zwangsweise plattenförmig
ausgebildet sein. Die Endplatte 14 weist Markierungen 21 auf,
die am Umfang der Endplatte 14 verteilt sind. Durch die rechteckige
Form der Endplatte stehen vier Bereiche zur Verfügung, die jeweils eine unterschiedliche
Anzahl von Bohrungen aufweisen. Diese Bohrungen dienen als Markierungen 21 und
weisen auf die einstellbaren Teilströme hin. Eine einzige Bohrung
an einer Seite der Endplatte bedeutet beispielsweise, daß bei zwei
vorhandenen axial zueinander angeordneten Abzweigöffnungen
ein Teilerverhältnis
von 1:1 besteht. Dementsprechend weisen zwei Bohrungen auf ein Teilerverhältnis von
1:2, drei Bohrungen auf ein Teilerverhältnis von 1:3 und vier Bohrungen
auf ein Teilerverhältnis
von 1:4 hin. Auch können
die Markierungen 21 die Anzahl der vorhandenen Abzweigöffnungen in
axialer Richtung andeuten. Drei Bohrungen weisen demnach darauf
hin, daß in
axialer Richtung drei Abzweigöffnungen
nebeneinander angeordnet sind. Wird der Ventileinsatz 2 in
Umfangsrichtung verdreht, so können
dann beispielsweise nur zwei Abzweigöffnungen oder beispielsweise
vier Abzweigöffnungen
zur Verfügung
stehen. Der Ventileinsatz kann nach dem Verstellen mit Hilfe der
Bohrungen fixiert werden, indem beispielsweise Stifte in einzelne
Bohrungen eingreifen.
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4 und 5 zeigen
eine weitere Ausführungsform
des Ventileinsatzes 2 in Axialrichtung, wobei 5 eine
Schnittdarstellung der 4 ist. Die Mantelfläche 7 und
die Endplatte 14 des Ventileinsatzes 2 sind einstückig ausgeführt. Die
Endplatte hat eine quadratische Grundfläche, wobei eine Seitenlänge des
Quadrats größer ist
als der größte Außendurchmesser
des Ventileinsatzes 2 an der Mantelfläche 7. Es ist ein
Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem der Ventileinsatz 2 eine unterschiedliche
Anzahl von Abzweigöffnungen
in Axialrichtung bereitstellt, in Abhängigkeit einer gewählten Arbeitsposition.
An der in 4 und 5 gezeigten
unteren Begrenzungslinie des Ventileinsatzes 2 sind in
Axialrichtung 4 drei Abzweigöffnungen angeordnet. Wird der
gezeigte Ventileinsatz 2 um 90° in Umfangsrichtung aus der Zeichenebene
heraus nach vorne gedreht, so steht an der unteren Begrenzungslinie
des Ventileinsatzes 2 die erste Abzweigöffnung 8 und die zweite
Abzweigöffnung 9 zur
Verfügung.
Diese beiden Abzweigöffnungen 8, 9 sind
in der Schnittansicht in 5 sichtbar. Wird der Ventileinsatz 2 aus
der dargestellten Arbeitsposition um 90° in die Zeichenebene hineingedreht,
so steht an der unteren Begrenzungslinie des Ventileinsatzes 2 keine
Abflußfläche zur
Verfügung,
wie dies auch aus 4 anhand der Mantelfläche 7 erkennbar
ist. Der Ventileinsatz 2 in den 4 und 5 ist
für ein
Ventilrohr 3 vorgesehen, das mindestens drei Ventildurchflußflächen aufweist.
Die Größe der Abzweigdurchflußfläche einer Abzweigöffnung ist
dabei kleiner oder gleich der Größe der Ventildurchflußfläche, die
mit der Abzweigdurchflußfläche zusammenwirkt.
Auf diese Weise sind keine weiteren Dichtungen notwendig. Der Volumenstrom
des Fluids 15 wird somit nur durch die Abzweigöffnungen
mit ihren zugehörigen
Abzweigdurchflußflächen begrenzt.
Zur Vereinfachung der Bauweise des Stromteilerventils 1 ist
es sinnvoll, wenn die Abzweigöffnungen
sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung zueinander ausgerichtet sind.
Hierzu liegen die Mittelpunkte der Abzweigöffnungen beispielsweise auf
einer geraden Linie in Axialrichtung 4. Die Mittelpunkte
der Abzweigöffnungen in
Umfangsrichtung liegen ebenfalls auf einer Kreislinie um den Umfang
gleichmäßig verteilt.
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4 zeigt
ein Gasversorgungsmodul, das das erfindungsgemäße Stromteilerventil 1 mit
dem Stromteilerventileinsatz 2 aufweist. Es handelt sich hierbei
um ein Gasversorgungsmodul 22, das eine Vakuumpumpe 23 mit
Stickstoff versorgt. Eine Vakuumpumpe führt unter Vakuumbedingungen
im Inneren kein Gas, so daß Schmutz
oder vorhandene Partikeln im Inneren der Pumpe nicht forttransportiert werden
können.
Zur Reinigung und Spülung
der Pumpe 23 wird daher Stickstoff als Fluid 15 zugeführt. Das
Fluten mit Stickstoff reinigt die Pumpe 23 und ist eine
einfache Maßnahme,
um die Lebenszeit einer Vakuumpumpe zu verlängern. Der Stickstoff gelangt
in das Gasversorgungsmodul 22 über eine Einlaßöffnung 24.
Hierbei weist der Stickstoff einen Überdruck zwischen 1,4 und 6,8
bar auf. Die Zuführung
des Stickstoffs wird von einem Einlaßventil 25 gesteuert.
Mit Hilfe eines Druckregelventils 26 wird der Stickstoffdruck
auf etwa 0,5 bis 1,5 bar reduziert. Das Druckregelventil 26 weist
gleichzeitig ein integriertes Rückschlagventil
auf, so daß der
Stickstoff nicht zurück über die
Einlaßöffnung 24 in
einen Stickstoffbehälter
gelangen kann.
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Hinter
dem Druckregelventil 26 verzweigt der Stickstofffluß am Verzweigungspunkt 27 in
eine erste und eine zweite Primärleitung 28, 29.
Die zweite Primärleitung 29 führt über eine
Drossel direkt zu einer Antriebseinrichtung 30 der Pumpe 23.
Die erste Primärleitung 28 weist
eine erste Strömungsänderung 31 in
Form einer Blende auf und führt
zu dem Stromteilerventil 1. Dieses Stromteilerventil 1 teilt
den ankommenden Fluidstrom in einem festen Teilerverhältnis für eine erste
und eine zweite Abzweigleitung 32, 33 auf. Das
Teilerverhältnis
ist durch Wahl einer Arbeitsposition des Stromteilerventils 1 veränderbar. Die
Abzweigleitungen 32, 33 führen zu verschiedenen Orten
der Pumpe 23 oder auch zu unterschiedlichen Pumpen.
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Innerhalb
des Gasversorgungsmoduls 22 werden zwei Differenzdruckmessungen
durchgeführt.
Die erste Differenzdruckmessung erfolgt an der ersten Strömungsänderung 31.
Die zweite Differenzdruckmessung wird an dem Stromteilerventil 1 durchgeführt. Hierzu
ist parallel zur ersten Primärleitung 28 eine
Sekundärleitung 34 angeordnet,
die für
jede Druckmessung eine Absperrvorrich tung 35 in Form eines
Zweistellungsventils aufweist. Zwischen den beiden Absperrvorrichtungen 35 ist
ein Druckmesser 36 angeordnet, der wiederum über einen
Begrenzer 37 mit der Primärleitung 28 in Verbindung
steht.
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Das
Stromteilerventil 1 weist in 6 einen zylinderförmigen Stromteilerventileinsatz 2 auf,
der in einem zylinderförmigen
Ventilrohr 3 des Stromteilerventils 1 angeordnet
ist. Das Stromteilerventil 1 stellt zwei Ventildurchflußflächen 16, 17 bereit,
die jeweils an der ersten bzw. zweiten Abzweigleitung 32, 33 angeordnet
sind. Hierzu weist das Ventilrohr 3 an jeder Ventilöffnung 16, 18 ein
Ventilabzweigrohr auf, wie auch in 1 angedeutet.
Insgesamt weist das Stromteilerventil 1 vier Arbeitspositionen 38, 39, 40, 41 auf.
Die ersten drei Arbeitspositionen 38, 39, 40 unterscheiden
sich in ihrem Teilerverhältnis,
das durch die Abzweigdurchflußflächen 12, 13 der
ersten und zweiten Abzweigöffnung 8, 9 vorbestimmt
ist. In der vierten Arbeitsposition 41 befindet sich das Stromteilerventil 1 in
einer Schließstellung.
Der Fluidstrom ist dann sowohl an der ersten Abzweigdurchflußfläche 12 als
auch an der zweiten Abzweigdurchflußfläche 13 unterbrochen.
Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß gemäß 2 in axialer
Richtung zwischen zwei Steuerkanten 20 ein Bereich angeordnet
ist, der keine Abzweigöffnungen
aufweist. Dieser Bereich kann dann die Sperrfunktion des Stromteilerventils 1 übernehmen.
Da zwei solche Bereiche bei dem Stromteilerventil 1, wie
in 2 angedeutet, vorhanden sind, ist auch eine Sperrfunktion als
Zwischenzustand beim Übergang
von der Arbeitsposition 38 zur Arbeitsposition 39 und
beim Übergang
von der Ar beitsposition 39 zur Arbeitsposition 40 und
jeweils umgekehrt bei dem Stromteilerventil in 6 möglich.
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Das
Stromteilerventil 1 weist auch eine Feststellvorrichtung 42 auf.
Die Feststellvorrichtung 42 kann beispielsweise mit der
Endplatte 14 des Stromteilerventils 1 zusammenwirken.
Hierzu wird die Endplatte 14 verdrehfest in einer Halterung
gelagert. Alle vier Arbeitspositionen 38–41 können so
zuverlässig jeweils
beibehalten werden, bis das Stromteilerventil 1 betätigt wird.
Hierzu ist eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung vorgesehen,
die die Feststellvorrichtung 42 löst und die Endplatte 14 geführt in eine weitere
Position in der Feststellvorrichtung bewegt. Die Betätigung der
Feststellvorrichtung 42 und der Betätigungsvorrichtung geschieht
ferngesteuert. Durch die Fernsteuerung können die fest vorgegebenen
Teilerverhältnisse,
beispielsweise für
die erste Arbeitsposition 1:2, für
die zweite Arbeitsposition 1:3 und für die dritte Arbeitsposition
1:4, ausgewählt
werden. Auch ist es möglich,
daß die
Feststellvorrichtung 42 und die Betätigungsvorrichtung den Stromteilerventileinsatz 2 nicht
in axialer Richtung, wie in 6 vorgeschlagen,
verstellen, sondern auch in Umfangsrichtung des Stromteilerventileinsatzes 2.
Auf diese Weise stehen weitere Arbeitspositionen zur Verfügung, so
daß das
Stromteilerventil 1 vielseitig einsetzbar ist.
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Die 7, 8 und 9 zeigen
ein modulares Stromteilerventil 43, das in dem Gasversorgungsmodul 22 angeordnet
ist. 7 zeigt das Gasversorgungsmodul 22 in
perspektivischer Ansicht und 8 in einer
Seitenansicht. In 9 ist das Gasversorgungsmodul 22 in
ei ner Schnittansicht gemäß dem Schnitt
D-D in 8 dargestellt. Das Gasversorgungsmodul 22 ist
hier als modulares Gasversorgungsmodul 22 ausgebildet.
Modulelemente des Gasversorgungsmoduls 22, wie ein Anschlußmodul 44,
das modulare Stromteilerventil 43, ein Meßanschlußmodul 45 und
ein Steuermodul 46, weisen definierte Anschlußgeometrien
auf, die es ermöglichen, benachbarte
Modulelemente miteinander zu verbinden, so daß beispielsweise ein gemeinsamer
Strömungspfad 47 für das Fluid 15 entsteht,
wie in 9 dargestellt.
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Das
modulare Stromteilerventil 43 weist hier insgesamt sechs
Ventilmodulbausteine 48, 49, 50, 51, 52, 53 auf,
wobei der Ventilmodulbaustein 52 gleichzeitig als Steuermodul 46 ausgebildet
ist.
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Die 10 und 11 zeigen
einen der Ventilmodulbausteine 48–53, wobei hier der
zweite Ventilmodulbaustein 49 stellvertretend herausgegriffen
wurde. Dieser zweite Ventilmodulbaustein 49 ist ebenso
aufgebaut wie die anderen Ventilmodulbausteine 48, 50–53.
Der fünfte
Ventilmodulbaustein 52 weist die gleiche Anschlußgeometrie
zu seinen benachbarten Ventilmodulbausteinen 51, 53 auf,
wobei der Ventilmodulbaustein 52 mit zusätzlichen
Funktionen ausgestattet ist. In 11 ist
ein Schnitt des Ventilmodulbausteins 49 senkrecht zum Strömungspfad 47 dargestellt.
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Der
Ventilmodulbaustein 49 in 11 weist einen
Ventilmoduleinsatz 54 in einem Ventilbausteingehäuse 55 auf.
Der Ventilmoduleinsatz 54 umschließt eine Modulhauptdurchflußfläche 56 und weist
insgesamt vier Abzweigöffnungen 8, 9, 10, 11 mit
jeweils einer Durch flußfläche auf,
wovon zwei der Durchflußflächen mit 12 und 13 bezeichnet
sind. Der Ventilmoduleinsatz 54 ist in Umfangsrichtung
rotatorisch bewegbar, so daß in
einer Arbeitsstellung mindestens eine Durchflußfläche, z.B. 12, mit
der Durchflußfläche 17 der
Ventilöffnung 16 zusammenwirken kann.
Durchströmt
das Fluid 15 diese Durchflußfläche 17, so passiert
es eine Auslaßbetätigung 57,
eine Düse 58 und
gelangt dann in einen ersten Auslaßkanal 59 des Ventilmodulbausteins 49.
Mit der Auslaßbetätigung 57 kann
der Fluidstrom manuell oder ferngesteuert unterbrochen werden, z.B.
wenn am ersten Auslaßkanal
die zweite Sekundärleitung 34 des
Gasversorgungsmoduls 22 entfernt wird. Auf der gegenüberliegenden
Seite des ersten Auslaßkanals 59 ist eine
Abdeckplatte 60 angeordnet, die einen zweiten Auslaßkanal 61 verschließt. Diese
Abdeckplatte 60 ist entfernbar, so daß der zweite Auslaßkanal 61 beispielsweise
als Meßstelle
für eine
Druckmessung zur Verfügung
steht. In 10 sind zwei Verbindungselemente 62 dargestellt,
die an dem Ventilmoduleinsatz 54 angeordnet sind und in
Ausnehmungen eines benachbarten Ventilmodulbausteins, z.B. 50,
eingreifen. Auf diese Weise ist es sehr leicht möglich, durch eine Rotationsbewegung
des Ventilmoduleinsatzes 54 weitere Ventilmoduleinsätze 54 in
benachbarten Ventilmodulbausteinen 48, 50–53 zu
betätigen,
wenn diese miteinander über
Verbindungselemente 62 jeweils verbunden sind.